Linux磁盘分区对superblock的理解

1、首先了解下block，对于ext2(ext3)文件系统而言，硬盘分区首先被划分为一个个的block，同一个ext2文件系统上的每个block大小都是一样的。但是对于不同的ext2文件系统，block的大小可以有区别。典型的block大小是1024 bytes或者4096 bytes。这个大小在创建ext2、ext3文件系统的时候被决定，mkfs –t ext2/3 –b xx就可以设定块大小了！一个硬盘分区上的block计数是从0开始的，总的来说，block这个概念好理解。
2、理解了block的概念后，接着就是对block group的理解，硬盘分区上所有的block被聚在一起分成几个大的block group。其中每个block group中有多少个block是固定的。从下面的图可以看出来！每个block group都相对应一个group descriptor，每个group descriptor当中有几个重要的block指针，指向block group中的inode table、block bitmap和inode bitmap。
以上三个结构记载了其所属block group的许多信息。

3、下面就是对super block的理解了

对superblock的理解首先从partition structure的结构开始：

Super block即为超级块，它是硬盘分区开头——开头的第一个byte是byte 0，从 byte 1024开始往后的一部分数据。由于 block size最小是 1024 bytes，所以super block可能是在block 1中（此时block 的大小正好是 1024 bytes）
超级块中的数据其实就是文件卷的控制信息部分，也可以说它是卷资源表，有关文件卷的大部分信息都保存在这里。例如：硬盘分区中每个block的大小、硬盘分区上一共有多少个block group、以及每个block group中有多少个inode。
对于super block的结构和涵义可以通过查看/usr/include/linux/ext3_fs.h文件：
通过set number:
386 struct ext3_super_block {
386 struct ext3_super_block {
387 /*00*/  __le32  s_inodes_count;         /* Inodes count */
388         __le32  s_blocks_count;         /* Blocks count */
389         __le32  s_r_blocks_count;       /* Reserved blocks count */
390         __le32  s_free_blocks_count;    /* Free blocks count */
391 /*10*/  __le32  s_free_inodes_count;    /* Free inodes count */
392         __le32  s_first_data_block;     /* First Data Block */
393         __le32  s_log_block_size;       /* Block size */
394         __le32  s_log_frag_size;        /* Fragment size */
395 /*20*/  __le32  s_blocks_per_group;     /* # Blocks per group */
396         __le32  s_frags_per_group;      /* # Fragments per group */
397         __le32  s_inodes_per_group;     /* # Inodes per group */
398         __le32  s_mtime;                /* Mount time */
399 /*30*/  __le32  s_wtime;                /* Write time */
400         __le16  s_mnt_count;            /* Mount count */
401         __le16  s_max_mnt_count;        /* Maximal mount count */
402         __le16  s_magic;                /* Magic signature */
403         __le16  s_state;                /* File system state */
404         __le16  s_errors;               /* Behaviour when detecting errors */
405         __le16  s_minor_rev_level;      /* minor revision level */
406 /*40*/  __le32  s_lastcheck;            /* time of last check */
407         __le32  s_checkinterval;        /* max. time between checks */
408         __le32  s_creator_os;           /* OS */
409         __le32  s_rev_level;            /* Revision level */
410 /*50*/  __le16  s_def_resuid;           /* Default uid for reserved blocks */
411         __le16  s_def_resgid;           /* Default gid for reserved blocks */

 

super block的几个重要成员

1、Magic 签名

　　对于ext2和ext3文件系统来说，这个字段的值应该正好等于0xEF53。如果不等的话，那么这个硬盘分区上肯定不是一个正常的ext2或ext3文件系统。

2、s_log_block_size

　 　从这个字段，我们可以得出真正的block的大小。我们把真正block的大小记作B，B=1 << s_log_block_size + 10)，单位是bytes。举例来说，如果这个字段是0，那么block的大小就是 1024bytes，这正好就是最小的block大小；如果这个字段是2，那么block大小就是4096 bytes。从这里我们就得到了block的大小这一非常重要的数据。

3、s_blocks_count和s_blocks_per_group

　　通过这两个成员，我们可以得到硬盘分区上一共有多少个block group，或者说一共有多少个group descriptors

　　s_blocks_count记录了硬盘分区上的block的总数，而 s_blocks_per_group记录了每个group中有多少个block。显然，文件系统上的block groups数量，我们把它记作G，G=(s_blocks_count-s_first_data_block- 1)/s_blocks_per_group+1。为什么要减去s_first_data_block，因为s_blocks_count是硬盘分区上全 部的block的数量，而在s_first_data_block之前的block是不归block group管的，所以当然要减去。最后为什么又要加一，这是因为尾巴上可能多出来一些block，这些block我们要把它划在一个相对较小的group 里面。

4、s_inodes_per_group

　　s_inodes_per_group记载了每个block group中有多少个inode。在从已知的inode号，读取这个inode数据的过程中，s_inodes_per_group起到了至关重要的作用。

　　用我们得到的inode号数除以s_inodes_per_group，我们就知道了我们要的 这个inode是在哪一个block group里面，这个除法的余数也告诉我们，我们要的这个inode是这个block group里面的第几个inode；然后，我们可以先找到这个block group的group descriptor，从这个descriptor，我们找到这个group的inode table，再从inode table找到我们要的第几个 inode，再以后，我们就可以开始读取inode中的用户数据了。这个公式是这样的：

　　block_group = (ino - 1) / s_inodes_per_group。这里ino就是我们的inode号数

　　offset = (ino - 1) % s_inodes_per_group，这个offset就指出了我们要的inode是这个block group里面的第几个inode。